DE102017218069A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Dual-Fuel-Injektor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem ein gasförmiger Brennstoff über mehrere kreisförmig angeordnete Einblasöffnungen (1) unter Hochdruck in einen Brennraum (2) der Brennkraftmaschine eingeblasen wird, wobei Gasstrahlen (3) erzeugt werden, die mittels einer zuvor eingespritzten Flüssigkraftstoff-, insbesondere Dieselkraftstoff-Piloteinspritzung gezündet und verbrannt werden. Erfindungsgemäß wird beim Einspritzen der Flüssigkraftstoff-Piloteinspritzung ein Hohlkegelstrahl (4) erzeugt, mittels dessen die Gasstrahlen (3) gezündet werden. Die Erfindung betrifft ferner einen Dual-Fuel-Injektor zur Durchführung des Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Bei dem Verfahren wird ein gasförmiger Brennstoff über mehrere kreisförmig angeordnete Einblasöffnungen unter Hochdruck in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingeblasen, wobei Gasstrahlen erzeugt werden, die mittels einer zuvor eingespritzten Dieselpiloteinspritzung gezündet und diffusiv verbrannt werden.
  • Bei dem gasförmigen Kraftstoff kann es sich insbesondere um Erdgas (englisch: „Natural Gas“, abgekürzt „NG“) handeln.
  • Die Erfindung betrifft ferner einen Dual-Fuel-Injektor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Stand der Technik
  • Beim sogenannten NGDI-Einspritzverfahren (englisch: „Natural Gas Direct Injection“) wird Erdgas direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingeblasen, mittels einer zuvor eingespritzten Dieselpiloteinspritzung gezündet und anschließend diffusiv verbrannt. Die Verbrennung von Erdgas weist gegenüber der konventionellen Dieselverbrennung insbesondere den Vorteil auf, dass die CO2-Emissionen um bis zu 25% reduziert werden können. Dabei weist Erdgas eine dieselähnliche Verbrennungs- und damit Drehmomentscharakteristik auf, so dass der Integrationsgrad in bestehende Dieselantriebssysteme hoch ist. Das heißt, dass in der Regel nur geringe Änderungen an Brennkraftmaschine, Kühlsystem und/oder Abgasnachbehandlungssystem erforderlich sind.
  • Zum Einbringen von Erdgas und Dieselkraftstoff sind sogenannte Dual-Fuel-Injektoren bekannt, die zwei koaxial angeordnete, ineinander geführte Ventilnadeln aufweisen. Ein derartiger Dual-Fuel-Injektor geht beispielhaft aus der DE 10 2014 225 167 A1 hervor.
  • Bei einem Dual-Fuel-Injektor erfolgt die Aufbereitung der Brenn- bzw. Kraftstoffe über sogenannte Mehrlochdüsen. Diese weisen mehrere kreisförmig angeordnete Einblas- bzw. Einspritzöffnungen auf, wobei ein äußerer Lochkreis zum Einblasen des gasförmigen Brennstoffs über die äußere Ventilnadel und ein innerer Lochkreis zum Einspritzen der Dieselpiloteinspritzung über die innere Ventilnadel gesteuert wird. Pro Loch wird auf diese Weise ein Vollstrahl erzeugt (Diesel- bzw. Gasjet).
  • Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verbrennung gasförmiger Brennstoffe zu optimieren. Insbesondere soll durch eine schnelle Verbrennung mit hohem Gasanteil eine Effizienzsteigerung bewirkt werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der Dual-Fuel-Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 4 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine wird ein gasförmiger Brennstoff über mehrere kreisförmig angeordnete Einblasöffnungen unter Hochdruck in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingeblasen. Dabei werden Gasstrahlen erzeugt, die mittels einer zuvor eingespritzten Flüssigkraftstoff-, insbesondere Dieselkraftstoff-Piloteinspritzung gezündet und verbrannt werden. Erfindungsgemäß wird beim Einspritzen der Piloteinspritzung ein Hohlkegelstrahl erzeugt, mittels dessen die Gasstrahlen gezündet werden.
  • Das vorgeschlagene Verfahren unterscheidet sich demnach vom eingangs genannten Stand der Technik durch eine alternative Aufbereitung des Flüssigkraftstoffs bzw. Dieselkraftstoffs. Anstelle mehrerer Vollstrahlen wird ein Hohlkegelstrahl erzeugt. Der Hohlkegelstrahl besitzt gegenüber mehreren Vollstrahlen den Vorteil, dass eine über den Umfang gleichmäßige Verteilung des Flüssigkraftstoffs erreicht wird, so dass die anschließend erzeugten Gasstrahlen unabhängig von ihrer jeweiligen Winkellage sicher gezündet werden. Eine gezielte Ausrichtung der mehreren kreisförmig angeordneten Einblasöffnungen in Bezug auf die Einspritzöffnung für den Flüssigkraftstoff kann somit entfallen.
  • Ferner kann über den Hohlkegelstrahl die Eindringtiefe des Flüssigkraftstoffs bzw. Dieselkraftstoffs verringert werden, so dass bereits düsennah die zum Zünden der Gasstrahlen erforderlichen hohen Temperaturen erreicht werden. Das heißt, dass die Gasstrahlen möglichst früh gezündet werden. Das frühe Zünden wiederum fördert den vollständigen Ausbrand, so dass im Ergebnis eine schnelle Verbrennung mit hohem Gasanteil erzielt wird.
  • Eine Optimierung des Eindringverhaltens des Flüssigkraftstoffs bzw. Dieselkraftstoffs muss zudem nicht mit einer Änderung des Drucks des Flüssigkraftstoffs einhergehen. Das heißt, dass weiterhin ein Flüssigkraftstoffdruck gewählt werden kann, der oberhalb des Gasdruckniveaus liegt, um einer internen Leckage entgegenzuwirken bzw. den Leckageanforderungen zu genügen.
  • Das vorgeschlagene alternative Aufbereitung des Flüssigkraftstoffs, insbesondere des Dieselkraftstoffs, ermöglicht neue Applikationsparameter und/oder Auslegungsfreiheitsgrade sowohl hinsichtlich der Aufbereitung (Strahlformung) als auch hinsichtlich der Zumessung (Ratenformung) des Flüssigkraftstoffs bzw. Dieselkraftstoffs.
  • Vorteilhafterweise wird ein Dual-Fuel-Injektor mit zwei koaxial angeordneten und ineinander geführten Ventilnadeln zum Einblasen des gasförmigen Brennstoffs und zum Einspritzen der Flüssigkraftstoff-, insbesondere der Dieselkraftstoff-Piloteinspritzung verwendet. Das koaxiale Düsenkonzept erfordert nur geringe konstruktive Änderungen, um die Ausbildung eines Hohlkegelstrahls zu ermöglichen. Die Änderungen führen zudem zu einer Kostenersparnis, da Ausrichtelemente zum Ausrichten der Ventilnadeln zueinander entfallen können. Ferner muss nur eine Einspritzöffnung für den Flüssigkraftstoff vorgesehen werden, so dass aufwendige Erodiervorgänge auf ein Minimum reduziert werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Hohlkegelstrahl mittels einer Dralldüse, einer Drosselzapfendüse oder mittels einer Schirmstrahldüse erzeugt wird. Diese Düsenformen sind konstruktiv vergleichsweise einfach umzusetzen und lassen sich zudem in ein koaxiales Düsenkonzept integrieren.
  • Die Dralldüse zeichnet sich durch ein Ventilglied mit mindestens einem Drallkanal aus, so dass der Flüssigkraftstoff bei Austritt über die Dralldüse in einen Drall bzw. in eine rotierende Bewegung versetzt wird. Die Drosselzapfendüse weist ein Ventilglied mit einer zapfenförmigen Geometrie auf, die den freien Öffnungsquerschnitt auf einen Ringspalt beschränkt. Auf dem gleichen Prinzip beruht die Schirmstrahldüse, die darüber hinaus eine Strömungslenkung nach radial außen bewirkt. Die Dralldüse, die Drosselspaltdüse oder die Schirmstrahldüse werden dabei vorzugsweise durch die beiden koaxial angeordneten und ineinander geführten Ventilnadeln gebildet. Das heißt, dass die entsprechende Düsenform in das koaxiale Düsenkonzept integriert wird.
  • Der darüber hinaus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene Dual-Fuel-Injektor umfasst zwei koaxial angeordnete und ineinander geführte Ventilnadeln, wobei die äußere Ventilnadel mehrere kreisförmig angeordnete Einblasöffnungen zum Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs steuert. Erfindungsgemäß ist in der äußeren Ventilnadel eine zentrale Einspritzöffnung ausgebildet, die über die innere Ventilnadel steuerbar ist, wobei die innere Ventilnadel und die äußere Ventilnadel einen Hohlkegelstrahl ausbildend zusammenwirken.
  • Der vorgeschlagene Dual-Fuel-Injektor ermöglicht eine alternative Aufbereitung des Flüssigkraftstoffs bzw. Dieselkraftstoffs, indem ein Hohlkegelstrahl anstelle mehrerer Vollstrahlen beim Einspritzen der Flüssigkraftstoff-, insbesondere der Dieselkraftstoff-Piloteinspritzung erzeugt wird. Der Hohlkegelstrahl macht ein Ausrichten der Gasstrahlen entbehrlich, da unabhängig von der jeweiligen Winkellage eine maximale Überlappung der Gasstrahlen mit dem Zündbereich gewährleistet ist. Zugleich wird der Vormischgrad an der Zündstelle optimiert, die zudem näher an der Düse liegt. Die Gasstrahlen werden demnach früher gezündet, so dass eine schnelle Verbrennung mit hohem Gasanteil erreichbar ist. Das heißt, dass der unverbrannte Gasanteil auf ein Minimum reduziert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die innere Ventilnadel zur Ausbildung des Hohlkegelstrahls eine in die Einspritzöffnung eintauchende zapfenförmige Geometrie auf. Die zapfenförmige Geometrie bewirkt zusammen mit der äußeren Ventilnadel eine Strömungslenkung des Flüssigkraftstoffs bzw. des Dieselkraftstoffs, die zur Ausbildung des Hohlkegelstrahls führt. Über die konkrete Ausformung des Zapfens kann ferner die Kraftstoffmengenzumessung gesteuert und zugleich das Eindringverhalten zeitlich und örtlich moduliert werden.
  • Bevorzugt bilden die innere und die äußere Ventilnadel gemeinsam eine Drosselzapfendüse aus.
  • Des Weiteren bevorzugt ist die zapfenförmige Geometrie der inneren Ventilnadel zumindest abschnittsweise zylindrisch und/oder konisch geformt, so dass ein über den Umfang gleich breiter Ringspalt zwischen der äußeren und der inneren Ventilnadel verbleibt. Auf diese Weise ist eine in Umfangsrichtung des Hohlkegelstrahls gleichmäßige Verteilung des Flüssigkraftstoffs gewährleistet. Sofern die zapfenförmige Geometrie zumindest abschnittsweise konisch geformt ist, nimmt vorzugsweise der Außendurchmesser der zapfenförmigen Geometrie zum Ende hin zu. Der konisch geformte Abschnitt lenkt somit den Flüssigkraftstoff nach radial außen.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die zapfenförmige Geometrie der inneren Ventilnadel in Schließstellung die äußere Ventilnadel überragt. Bei nach innen öffnender Ventilnadel ist auf diese Weise eine Strömungslenkung des Flüssigkraftstoffs unabhängig vom Hub der Ventilnadel sichergestellt.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zapfenförmige Geometrie der inneren Ventilnadel endseitig einen sich nach radial außen erstreckenden Ringbund aufweist. Durch den Ringbund kann die Strahlformung weiter optimiert werden. Insbesondere kann ein besonders flacher Hohlkegelstrahl geformt werden.
  • In diesem Fall bilden vorzugsweise die innere und die äußere Ventilnadel gemeinsam eine Schirmstrahldüse aus.
  • Alternativ oder ergänzend kann die innere Ventilnadel zur Ausbildung des Hohlkegelstrahls einen konisch geformten Abschnitt mit mindestens einer parallel oder schräg zu einer Radialen geführten Nut aufweisen, die zur Ausbildung eines Drallkanals führt. Über den Drallkanal wird der Flüssigkraftstoffstrahl in eine Rotation versetzt, die wiederum zur Ausbildung des Hohlkegelstrahls führt.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
    • 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Düse eines erfindungsgemäßen Dual-Fuel-Injektors,
    • 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit dem Dual-Fuel-Injektor der 1,
    • 3 eine Draufsicht auf das Spritzbild des Dual-Fuel-Injektors der 1,
    • 4 einen vergrößerten Ausschnitt der 1,
    • 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine Düse eines Dual-Fuel-Injektors gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
    • 6 einen schematischen Längsschnitt durch eine Düse eines Dual-Fuel-Injektors gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform und
    • 7 einen schematischen Längsschnitt durch eine Düse eines Dual-Fuel-Injektors gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Der in der 1 ausschnittsweise dargestellte Dual-Fuel-Injektor 5 umfasst einen Düsenkörper 16, der einen Gasraum 17 begrenzt. Im Düsenkörper 16 ist eine als Hohlnadel ausgeführte hubbewegliche Ventilnadel 6 aufgenommen, über deren Hubbewegung mehrere kreisförmig angeordnete Einblasöffnungen 1 freigebbar sind, so dass ein im Gasraum 17 aufgenommener gasförmiger Brennstoff über die Einblasöffnungen 1 in einen Brennraum 2 einer Brennkraftmaschine einblasbar ist (siehe 2). Dabei werden Gasstrahlen 3 erzeugt, die sich gleichmäßig im Brennraum 2 verteilen. Das Zünden der Gasstrahlen 3 erfolgt mittels einer zuvor eingespritzten Flüssigkraftstoff-, insbesondere Dieselkraftstoff-Piloteinspritzung, die über eine weitere Ventilnadel 7 gesteuert wird. Die weitere Ventilnadel 7 ist koaxial zur ersten Ventilnadel 6 angeordnet und in der ersten Ventilnadel 6 aufgenommen, so dass die beiden ineinander geführten Ventilnadeln 6, 7 gemeinsam einen Dieselraum 18 begrenzen. In der äußeren Ventilnadel 6 ist eine zentrale Einspritzöffnung 11 für den Dieselkraftstoff ausgebildet, wobei die innerer Ventilnadel 7 mit der äußeren Ventilnadel 6 in der Weise zusammenwirkt, dass bei freigegebener Einspritzöffnung 11 ein Hohlkegelstrahl 4 anstelle mehrerer Einzelstrahlen erzeugt wird. Das heißt, dass der Dieselkraftstoff beim Einspritzen der Piloteinspritzung in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt wird, so dass ein maximaler Überlappungsbereich mit den Gasstrahlen 3 erreicht wird, und zwar unabhängig von der jeweiligen Winkellage der Gasstrahlen 3 (siehe 3). Ein Ausrichten der Gasstrahlen 3 ist demnach nicht erforderlich, wodurch der konstruktive Aufwand verringert wird (Wegfall von Ausrichtelementen).
  • Eine detaillierte Darstellung der Düse des Dual-Fuel-Injektors 5 der 1 ist der 4 zu entnehmen. Demnach bilden die innere und die äußere Ventilnadel 7, 6 gemeinsam eine Drosselzapfendüse 9 aus. Die innere Ventilnadel 7 weist hierzu eine in die Einspritzöffnung 11 eintauchende zapfenförmige Geometrie 12 in Form eines Zylinders auf. Mittels der Drosselzapfendüse 9 wird der in der 1 dargestellte Hohlkegelstrahl 4 erzeugt.
  • Eine alternative Ausgestaltung einer Drosselzapfendüse 9 ist in der 5 dargestellt. Hier weist die zapfenförmige Geometrie 12 die Form eines Konus auf, der sich zum Ende hin weitet. Der Konus bewirkt eine Strömungslenkung des Dieselkraftstoffs nach radial außen.
  • Wie beispielhaft in der 6 dargestellt können die beiden ineinander geführten Ventilnadeln 6, 7 auch eine Schirmstrahldüse 10 ausbilden. Diese führt zur Ausbildung eines besonders flachen Hohlkegelstrahls 4, da ein endseitig ausgebildeter Ringbund 13 eine Umlenkung des Dieselkraftstoffs bewirkt.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Düse für einen erfindungsgemäßen Dual-Fuel-Injektor ist in der 7 dargestellt. Hier bilden die beiden ineinander geführten Ventilnadeln 6, 7 gemeinsam eine Dralldüse 8 aus. Die innere Ventilnadel 7 weist hierzu in einem konisch geformten Abschnitt 14 mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilte Nuten 15 auf, die parallel versetzt bzw. schräg zu einer Radialen verlaufen. Der Dieselkraftstoff wird auf diese Weise beim Einspritzen der Piloteinspritzung in eine Rotation versetzt, was dazu führt, dass ein Hohlkegelstrahl 4 erzeugt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014225167 A1 [0005]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem ein gasförmiger Brennstoff über mehrere, vorzugsweise kreisförmig angeordnete Einblasöffnungen (1) unter Hochdruck in einen Brennraum (2) der Brennkraftmaschine eingeblasen wird, wobei Gasstrahlen (3) erzeugt werden, die mittels einer zuvor eingespritzten Flüssigkraftstoff-, insbesondere Dieselkraftstoff-Piloteinspritzung gezündet und verbrannt werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einspritzen der Flüssigkraftstoff-Piloteinspritzung ein Hohlkegelstrahl (4) erzeugt wird, mittels dessen die Gasstrahlen (3) gezündet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dual-Fuel-Injektor (5) mit zwei koaxial angeordneten und ineinander geführten Ventilnadeln (6, 7) zum Einblasen des gasförmigen Brennstoffs und zum Einspritzen der Flüssigkraftstoff-Piloteinspritzung verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkegelstrahl (4) mittels einer Dralldüse (8), einer Drosselzapfendüse (9) oder mittels einer Schirmstrahldüse (10) erzeugt wird, die vorzugsweise durch die beiden koaxial angeordneten und ineinander geführten Ventilnadeln (6, 7) gebildet wird.
  4. Dual-Fuel-Injektor (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zwei koaxial angeordnete und ineinander geführte Ventilnadeln (6, 7), wobei die äußere Ventilnadel (6) mehrere kreisförmig angeordnete Einblasöffnungen (1) zum Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs steuert, dadurch gekennzeichnet, dass in der äußeren Ventilnadel (6) eine zentrale Einspritzöffnung (11) ausgebildet ist, die über die innere Ventilnadel (7) steuerbar ist, wobei die innere Ventilnadel (7) und die äußere Ventilnadel (6) einen Hohlkegelstrahl (4) ausbildend zusammenwirken.
  5. Dual-Fuel-Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Ventilnadel (7) zur Ausbildung des Hohlkegelstrahls (4) eine in die Einspritzöffnung (11) eintauchende zapfenförmige Geometrie (12) aufweist.
  6. Dual-Fuel-Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zapfenförmige Geometrie (12) der inneren Ventilnadel (7) zumindest abschnittsweise zylindrisch und/oder konisch geformt ist, wobei vorzugsweise der Außendurchmesser der zapfenförmigen Geometrie (12) zum Ende hin zunimmt.
  7. Dual-Fuel-Injektor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zapfenförmige Geometrie (12) der inneren Ventilnadel (7) in Schließstellung die äußere Ventilnadel (6) überragt.
  8. Dual-Fuel-Injektor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zapfenförmige Geometrie (12) der inneren Ventilnadel (7) endseitig einen sich nach radial außen erstreckenden Ringbund (13) aufweist.
  9. Dual-Fuel-Injektor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Ventilnadel (7) zur Ausbildung des Hohlkegelstrahls (4) einen konisch geformten Abschnitt (14) mit mindestens einer parallel oder schräg zu einer Radialen geführten Nut (15) zur Ausbildung eines Drallkanals aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111535955B (zh) * 2020-05-29 2021-04-27 一汽解放汽车有限公司 一种快速响应的双燃料喷射阀
CN111535957B (zh) * 2020-05-29 2021-04-20 一汽解放汽车有限公司 一种集成式双燃料喷射器及其喷射方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014225167A1 (de) 2014-12-08 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffzumessventil für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben desselben

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10115608A1 (de) * 2001-03-29 2002-10-10 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
US7040279B2 (en) * 2002-03-05 2006-05-09 Jose Francisco Regueiro Energy-cell combustion system
US7685990B2 (en) * 2007-11-29 2010-03-30 Delphi Technologies, Inc. Dual mode combustion apparatus and method
US8733326B2 (en) * 2011-06-24 2014-05-27 Caterpillar Inc. Dual fuel injector for a common rail system
DE102013021242A1 (de) * 2013-12-13 2015-06-18 Daimler Ag Ottomotor für einen Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Ottomotors
JP2016017514A (ja) * 2014-07-11 2016-02-01 株式会社デンソー 燃料噴射装置
GB2540532A (en) * 2015-06-05 2017-01-25 Delphi Int Operations Luxembourg Sarl Injector

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014225167A1 (de) 2014-12-08 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffzumessventil für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben desselben

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